Erneuerbare Energien kennenlernen - Energie - Physik
Erneuerbare Energien kennenlernen - Energie - Physik
Erneuerbare Energien kennenlernen - Energie - Physik
Einleitung
Erneuerbare Energien kommen aus Quellen, die von der Natur immer wieder bereitgestellt werden. Dazu gehören Sonne, Wind, Wasser, Erdwärme und Biomasse.
In diesem aiMOOC lernst Du, wie aus diesen Quellen Strom und Wärme entstehen.
Lernziele
Du kannst nach dem Kurs:
- erneuerbare Energiequellen nennen.
- einfache Energieumwandlungen erklären.
- erneuerbare und fossile Energiequellen unterscheiden.
- Vorteile und Schwierigkeiten erneuerbarer Energien beschreiben.
- Ideen zum Energiesparen entwickeln.
Was bedeutet erneuerbar?
Erneuerbar bedeutet: Die Energiequelle wird nicht so schnell aufgebraucht. Die Sonne scheint immer wieder. Wind entsteht neu. Wasser bewegt sich im Wasserkreislauf.
Kohle, Erdöl und Erdgas sind dagegen nur begrenzt vorhanden. Sie heißen fossile Energieträger.
Energie aus der Sonne
Eine Solarzelle nimmt Licht auf. Sie wandelt die Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie um.
Mehrere Solarzellen bilden ein Solarmodul. Solarmodule liegen oft auf Dächern.
Energiekette: Sonnenlicht → Solarzelle → elektrische Energie
Energie aus Wind
Der Wind bewegt die Rotorblätter einer Windkraftanlage. Die Drehbewegung treibt einen Generator an. Der Generator erzeugt elektrische Energie.
Energiekette: Wind → Drehbewegung → elektrische Energie
Energie aus Wasser
Fließendes oder fallendes Wasser bewegt eine Turbine. Die Turbine treibt einen Generator an. So entsteht in einem Wasserkraftwerk elektrische Energie.
Energiekette: bewegtes Wasser → Turbine → elektrische Energie
Energie aus der Erde
Im Inneren der Erde ist es heiß. Diese Erdwärme kann Gebäude heizen. An manchen Orten kann sie auch zur Stromerzeugung genutzt werden.
Energiekette: Erdwärme → Wärme oder Bewegung → elektrische Energie
Energie aus Biomasse
Biomasse besteht aus Stoffen von Pflanzen und Tieren. Beispiele sind Holzreste, Pflanzenreste, Bioabfall und Mist.
In einer Biogasanlage können kleine Lebewesen aus Biomasse ein brennbares Gas bilden. Dieses Gas kann Wärme und elektrische Energie liefern.
Energiekette: Biomasse → chemische Energie → Wärme und elektrische Energie
Energie muss gespeichert werden
Die Sonne scheint nicht immer. Auch der Wind weht nicht immer gleich stark. Deshalb brauchen wir Energiespeicher.
Ein Akku speichert elektrische Energie. Ein Pumpspeicherkraftwerk speichert Energie mit hochgepumptem Wasser.
Vorteile und Schwierigkeiten
Erneuerbare Energien helfen dabei, weniger Kohle, Erdöl und Erdgas zu verbrennen. Dadurch entstehen bei der Stromerzeugung meist weniger klimaschädliche Gase.
Auch erneuerbare Anlagen verändern die Umwelt. Windräder brauchen Platz. Staudämme verändern Flüsse. Solaranlagen benötigen Flächen und Rohstoffe. Deshalb müssen Standorte gut geplant werden.
Energie sparen
Auch erneuerbare Energie sollte nicht verschwendet werden.
- Licht ausschalten, wenn es nicht gebraucht wird.
- Geräte ganz ausschalten.
- Räume nur so warm heizen wie nötig.
- Zu Fuß gehen oder das Fahrrad nutzen.
- Dinge lange verwenden und reparieren.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Welche Energiequelle ist erneuerbar? (Sonne) (!Kohle) (!Erdöl) (!Erdgas)
Was macht eine Solarzelle? (Sie wandelt Licht in elektrische Energie um) (!Sie erzeugt Wind) (!Sie speichert Wasser) (!Sie verbrennt Kohle)
Was bewegt die Rotorblätter einer Windkraftanlage? (Der Wind) (!Die Erde) (!Der Akku) (!Das Erdöl)
Welches Bauteil wird in einem Wasserkraftwerk durch Wasser bewegt? (Die Turbine) (!Die Solarzelle) (!Der Schornstein) (!Der Heizkörper)
Woher kommt Erdwärme? (Aus dem Inneren der Erde) (!Aus einer Batterie) (!Aus einem Windrad) (!Aus einem Stausee)
Was kann Biomasse sein? (Holzreste) (!Plastikflaschen) (!Metallstücke) (!Glasscherben)
Warum werden Energiespeicher gebraucht? (Sie können Energie für später aufbewahren) (!Sie machen die Sonne größer) (!Sie stoppen den Wind) (!Sie ersetzen alle Stromleitungen)
Welche Energiequelle ist nicht erneuerbar? (Kohle) (!Sonnenlicht) (!Wind) (!Fließendes Wasser)
Welche Energiekette passt zur Windkraft? (Wind wird zu Drehbewegung und dann zu elektrischer Energie) (!Wind wird zu Erdöl und dann zu Wärme) (!Wind wird zu Kohle und dann zu Licht) (!Wind wird zu Wasser und dann zu Biomasse)
Was ist eine gute Möglichkeit zum Energiesparen? (Licht bei leerem Raum ausschalten) (!Alle Geräte ständig laufen lassen) (!Im Winter bei offenem Fenster heizen) (!Leere Räume hell beleuchten)
Memory
| Sonnenlicht | Solarzelle |
| Luftbewegung | Windkraftanlage |
| Fließendes Wasser | Turbine |
| Wärme im Boden | Geothermie |
| Pflanzenreste | Biomasse |
| Energie für später | Akku |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Energiequelle oder Aufgabe |
|---|---|
| Solarzelle | Sonnenlicht |
| Rotorblatt | Wind |
| Turbine | Fließendes Wasser |
| Erdsonde | Erdwärme |
| Biogasanlage | Biomasse |
| Akku | Energiespeicherung |
Kreuzworträtsel
| Solarzelle | Welches Bauteil wandelt Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um? |
| Rotorblatt | Welcher Teil einer Windkraftanlage wird vom Wind bewegt? |
| Turbine | Welches Bauteil dreht sich in vielen Wasser- und Windkraftwerken? |
| Erdwärme | Wie heißt die nutzbare Wärme aus dem Inneren der Erde? |
| Biomasse | Wie nennt man Pflanzenreste, Holz oder Bioabfälle als Energiequelle? |
| Generator | Welches Gerät wandelt eine Drehbewegung in elektrische Energie um? |
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Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Energie-Detektive: Suche in Deiner Schule fünf Geräte, die Energie brauchen. Zeichne sie und notiere ihre Aufgabe.
- Energiequellen-Karten: Gestalte je eine Bildkarte zu Sonne, Wind, Wasser, Erdwärme und Biomasse.
- Schatten beobachten: Markiere an einem sonnigen Tag morgens und mittags den Schatten eines Gegenstands. Beschreibe die Veränderung.
- Wind testen: Baue ein kleines Papierwindrad. Prüfe, wo es sich draußen am schnellsten dreht.
Standard
- Wärme der Sonne: Lege schwarzes und weißes Papier in die Sonne. Miss vorsichtig die Temperatur und vergleiche die Ergebnisse.
- Wasserrad-Modell: Baue aus einfachen Materialien ein kleines Wasserrad. Erkläre, wie Wasser eine Drehbewegung erzeugt.
- Interview zur Schulenergie: Befrage eine zuständige Person, woher die Schule Strom und Wärme bekommt.
- Energie-Tagebuch: Beobachte einen Tag lang Deinen Energieverbrauch. Entwickle drei Möglichkeiten zum Sparen.
Schwer
- Standortprüfung: Untersuche, ob sich das Schuldach eher für Solarmodule oder eine andere Energieform eignet. Begründe Deine Entscheidung.
- Energiespeicher-Modell: Entwickle ein Modell, das zeigt, warum Energie gespeichert werden muss. Nutze nur ungefährliche Materialien.
- Energieplan für die Schule: Entwirf einen Plan mit erneuerbaren Energien und Energiesparmaßnahmen für Deine Schule.
- Erklärvideo: Produziere ein kurzes Video, das eine Energiekette vom Anfang bis zur Nutzung erklärt.
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Lernkontrolle
- Energie-Mix für eine Insel: Eine Insel hat viel Sonne, starken Wind und wenig fließendes Wasser. Stelle einen passenden Energie-Mix zusammen und begründe Deine Auswahl.
- Solardach vergleichen: Ein Dach liegt den ganzen Tag in der Sonne. Ein anderes liegt meist im Schatten. Entscheide, welches Dach besser geeignet ist, und erkläre warum.
- Energiekette untersuchen: Wähle ein erneuerbares Kraftwerk. Beschreibe jeden Schritt von der Energiequelle bis zur Lampe.
- Biomasse bewerten: Ein Dorf möchte Holzreste zur Wärmeerzeugung nutzen. Nenne Vorteile, mögliche Probleme und Regeln für eine verantwortliche Nutzung.
- Speicherproblem lösen: In einer windstillen Nacht wird Strom gebraucht. Erkläre zwei Möglichkeiten, wie vorher erzeugte Energie genutzt werden kann.
- Schule beraten: Deine Schule möchte weniger fossile Energie verbrauchen. Entwickle drei zusammenpassende Maßnahmen und erkläre ihre Wirkung.
Lernnachweis
Für Deinen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du:
- wichtige erneuerbare Energiequellen erkennst.
- mindestens drei Energieketten richtig erklären kannst.
- erneuerbare und fossile Energiequellen unterscheiden kannst.
- Vorteile und Schwierigkeiten einer Anlage abwägen kannst.
- eine eigene Lösung zum Energiesparen oder zur Energieversorgung begründen kannst.
- Ergebnisse verständlich mit Text, Bild, Modell oder Vortrag darstellen kannst.
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